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      解決方案

      始終致力于高精度三維激光系列產品開發、應用服務與產業化,為用戶提供多行業、全場景解決方案。

      三維激光技術在外立面測量中的應用

      三維激光技術在外立面測量中的應用

      項目背景
      tu-4

        工程規劃竣工測量是對已施工完成的建筑項目進行規劃審核,對工程中的各種建筑物進行測量驗收,并進行分析比較,根據工程的各項標準以及測量的依據,為工程驗收提供質量評定依據。在測量時,數據必須精確無誤,為竣工驗收提供可靠的信息依據,保證工程項目可以安全的投入使用。

        基于三維激光技術在竣工測量中的應用,可以有效的提高規劃驗收的科學性和準確性,落實規劃意圖、合理利用土地、項目建設的真實記錄,而且其中的立面測量成果還為城市規劃部門及監察部門提供重要執法依據。

      一、項目簡介

        (一)項目概況

        為滿足相關勘測院工作需求,積極響應拓展相關領域內的新興業務,海達數云基于地面激光掃描技術承接了一系列建筑立面測量項目。

        2017年2月,在廈門市某小區外立面改造測量項目中,海達數云利用激光掃描儀進行建筑物立面測制,快速、準確地為相關設計單位提供基礎立面圖。

        (二)項目要求

        采用三維激光掃描儀對小區立面整治項目范圍內的建筑外立面進行三維數字化測量,獲得項目范圍內的點云模型及彩色數字正射影像圖。

        技術服務方式為現場點云數據采集和后期測繪圖紙繪制。提供數據成果為點云數據、DWG格式文件、立面測繪圖電子文件及紙質文件。要求圖片清晰、數據詳明。所提供的點云整體拼接精度<1cm,需滿足立面整治施工圖繪制和工程量計算的要求。

      二、設備一覽表

        (一)硬件設備

        HS系列高精度三維激光掃描儀是海達數云完全自主研發的脈沖式、全波形、高精度、高頻率三維激光掃描儀,配套中海達自主研發的全業務流程三維激光點云處理系列軟件,具備測量精度高、點云處理效率高、成果應用多樣化等特點。

        1.激光等級:1級

        2.最遠掃描距離:1200米

        3.數據獲取速度:50萬點/秒

        4.測距誤差:5毫米

        5.雙軸補償器:補償范圍5°;分辨率0.001°

        6.防護等級:IP64

        7.數據存儲:內置固態硬盤存儲器容量240G

        8.提供高清單反相機連接口,集成高清單反相機

        HS系列高精度三維激光掃描儀

        (二)配套軟件

        HDScene是為海達數云自主研發的地面站三維激光掃描儀專門設計的配套數據處理軟件。軟件處理硬件采集所輸出的數據,主要功能包括數據導入導出,視圖顯示(三維、平面、快速、草圖、拼接視圖)、點云拼接(草圖拼接、特征點面拼接、自動面拼接及優化拼接)、點云處理與分析、點云影像配準與著色等。

        海達三維激光點云拼接軟件(HD Scene)

      三、作業優勢

        (一)無需瞄準

        地面激光掃描儀脫離了全站儀、經緯儀等儀器所必備的瞄準器、物鏡和目鏡,自動化測量提高了外業作業效率。

        (二)無需草圖連線

        外業數據較全,無需繪制草圖,在內業進行綜合取舍,完成制圖任務,不必再去現場。

        (三)無透視投影變形

        攝影測量技術中相片的拍攝是透視投影,產生了較為明顯的變形,而激光掃描儀類似全站儀直接獲取距離和角度,所以其點位無投影變形。

        (四)聯合CAD測圖

        可直接依據點云繪制點、線發送至CAD工具欄,其中包括繪制2D和3D點、線到CAD,設置發送坐標等。該工具能夠將采集的二維多段線對象傳送到AutoCAD軟件中,方便測圖人員快速的采集二維的線狀要素。

      四、技術路線

        技術路線

      五、數據采集

        (一)利用地面三維激光掃描儀實施掃描時,主要采用兩種方法:

        1.采用電腦控制激光掃描儀進行掃描,該方法可根據測量范圍設定單站掃描起止角度(掃描之前應了解儀器零角度方向),掃描完后可以在電腦中直接觀察掃描數據質量。

        2.采用儀器直接采集,掃描時務必注意測站順序。該模式對數據質量無法在現場監視,但是作業效率高。

        外業數據采集

        (二)數據處理及配準

        數據預處理和配準采用海達數云的軟件HD Scene,可采用兩種方法:

       ?。?)選擇同名特征點的方法進行配準,至少要選擇4個同名點;

       ?。?)人工交互式移動測站粗配,再采用ICP算法自動精配,提高配準精度。

        (三)注意事項

        由于測區樹木較多,需分多站掃描,設站時應滿足以下要求:

        1.以盡量少的測站覆蓋整個測區,選取400m以上測距,同時使用較大的角分辨率,以減少數據量;

        2.將測站設在較高位置正對樓房掃描,以獲取較多目標點,同時避免產生盲區。使用RTK或全站儀準確采集測站的外部坐標,用于后續配準拼接、坐標轉換。

        單站點云數據

      六、內業成果

        (一)立面圖繪制

        1.點云數據繪制立面圖

        利用處理后的點云數據繪制立面圖,可采用兩種方法:立體模式特征點提取(三維量測)、平面投影描圖模式。

        依據點云繪制輪廓線初步正面成果

        初步側面成果

        2.外業查漏補缺

        作業工具采用鋼卷尺、測距儀、全站儀,對于大面積缺漏的,采用激光掃描儀補測。根據照片外業調繪、外業補測數據在HdPtVector中進行制圖。

        (二)屬性錄入

        繪制立面圖示例圖

      七、結論

        立足測繪新技術的應用,結合廈門市立面改造項目,利用地面三維激光掃描技術的全天候、高效、準確等技術優勢輔助規劃設計工作者完成了一系列建筑立面測量項目,并取得了較好的成效。

        相對傳統立面測繪方式如采用皮尺、測距儀等進行測量,現場作業時必須繪制草圖,對于無法測量的地方采用目測,大大提高了測量精度、精簡了作業流程。

        基于地面三維激光掃描儀提出的作業方法改變了傳統作業模式,在數據采集效率和成圖精度上均得到較大的提高,尤其是減輕異形建筑立面測量的內外業工作量。

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